Le bras gauche du fleuve Congo

Dans un deuxième temps interressons nous au bras gauche du fleuve Congo. Une attention particulière sera portée à "la Gare à Passagers" et au "canal MBamou". Ce sont en effet les zones où la bathymétrie est très précise.

Nous choisirons pour cette étude un pas de temps égal à 5 s. En effet après plusieurs essais nous avons conclu que ce pas de temps serait optimal au vue du nombre d'itérations réalisées sur chaque pas de temps (entre 3 et 6). La période de couplage entre TELEMAC2D et SISYPHE est de 10 s, ce qui donne un pas de temps de 100 s pour SISYPHE.

Enfin les débits journaliers précédents sont repris ici.

a. Les caractéristiques générales de l'écoulement

Dans cette première partie nous nous intérresserons seulement au tendance de certaines variables, ce qui ne dépend pas de la période étudiée. On peut remarquer à nouveau que les contours ne sont pas à une altitude constante.


Surface libre et vecteur vitesse à t=22j, 1h et 55 min

La surface libre au bout de 22 jours de simulations montre la présence d'une pente. Elle s'échelonne entre 268 m et 265 m (côte imposée en sortie) sur à peu près 15 km. Cela donne une pente moyenne de l'ordre de 2e-4m par mètre ce qui correspond approximativement à la valeur trouvée dans la littérature.

Cependant on observe des problèmes au niveau de la jonction des deux bras, proche de la condition à la limite en entrée de droite. En effet la simulation nous indique qu'en ce lieu l'écoulement présente une surface libre qui s'abaisse de façon disproportionnée par rapport à ce qu'on peut observer sur le reste du domaine, même si c'est la zone où l'on observe les plus forts débits.

Cette erreur vient sans doute du maillage qui n'est pas assez fin sur cette zone. Bien que les résultats semblent incohérents aucun maillage n'a été refait faute de temps. De plus ces zones sont relativement éloignées des lieux nous intéressant plus particulièrement (gare à passagers, canal Mbamou).

On observe aussi le champs de vitesse sur le domaine considéré. L'écoulement s'effectue bien sur tout le domaine dans le sens d'amont en aval, ce qui correspond au sens réellement observé. On remarque des zones de faibles vitesses entre certaines îles et à l'inverse une accélération de l'écoulement entre certaines autres


Zoom1 vecteur vitesse à t=68j et 18h


Zoom2 vecteur vitesse à t=68j et 18h

 

 

 

 

 

Sur le zoom 2 la complexité de l'écoulement entre les îles est observée. Cela explique entre autre le nombre important d'itérations effectuées par la simulation sur chaque pas de temps, plus important pour ce bras du fleuve Congo (gauche ) que pour le bras droit. En effet en ayant laissées les deux simulations tourner sur la même période de temps, nous nous sommes rendu compte que le temps physique atteint par la simulation sur le bras droit est deux fois plus grand que celui pour la simulation sur le bras de gauche.

b. Comparaison entre les résultats de juillet et décembre

De même que pour le bras droit du fleuve, estimons l'influence de la période dite de sécheresse et de la période dite de pluie sur le transport solide. On associe souvent de forts débits solides à de forts débits fluides, mais cela n'est pas toujours le cas car cela dépend du régime hydrologique du fleuve. Examinons donc plus distinctement le cas de chaque période.

L'écoulement sur les graphes vient toujours de la droite.

  • Premier profil

Zoom segment 1

Profils de profondeur selon le segment 1

Sur ce premier profil on observe que le ressaut présent sur le fond initialement se fait emporter par l'écoulement sur les deux périodes étudiées. Cependant en décembre on observe la disparition total de ce relief alors qu'il reste présent après 6 jours de simulation sur le mois de juillet. Par ailleurs on remarque que le fond présente moins d'oscillation (partie droite du graphe à 1000m), du fait d'un lissement plus fort qui s'explique par les forts débits de décembre.

  • Deuxième profil

Zoom segment 2

Evolution du fond selon le segment 2

Tout d'abord il convient de préciser qu'il ne faut pas se fier au sens de la flèche présente sur le zoom du segment2. Pour ce second graphe l'écoulement vient là aussi de la droite. Sur ce deuxième profil on observe une zone de dépôt forte, et plus prononcée pour la simulation sur quelques jours de décembre.

Ainsi on constate que la simulation sur les jours du mois de décembre (avec les forts débits qui leurs sont associés) modifie plus la bathymétrie que la simulation sur les 6 jours de juillet.

c. Simulation de décembre à février (68 jours de simulation)



Variable "évolution" à t=22j, 1h et 55 min

De même que pour le bras droit du fleuve Congo, observons la variable "évolution" décrivant les variations de quantité de matière solide depuis l'état initial.

 


Débits solides à t=22j, 1h et 55 min

Les zones où l'on observe les plus grands vecteurs "débits solides" sont les mêmes que celles où l'on observe une forte érosion des sols.
Globalement les observations sont les mêmes que pour le premier cas.


Nos simulations n'ont pas pu tourner de façon continue sur les ordinateurs de l'ENSEEIHT. Nous avons créé des fichiers de reprises pour TELEMAC2D, mais n'avons pas réussi pour SISYPHE. Comme nous nous intéressons à l'évolution des fonds repris à chaque fois dans le calcul par TELEMAC2D cela n'aura pas d'influence sur nos résultats. Cependant les variables telles que "évolution" donnant la variation des volumes de sable sur le fond a été réinitialisée à chaque fois que l'on a relancer le calcul. C'est pourquoi nous ne pourrons pas observer les variables de SISYPHE à des temps aussi grand que ceux obtenus avec TELEMAC 2d.

On observera donc les mouvements des fonds sableux en regardant l'évolution de la variable fond selon des segments prédéfinies par nous même auparavant. Pour les deux premiers profils qui suivent l'écoulement sur les graphe va de la droite vers la gauche.

  • Premier profil

Zoom segment 1

Evolution du fond selon le segment 1

Ce premier segment nous montre l'évolution du fond sableux le long du canal de Mbamou, où nous disposons d'une bathymétrie obtenue après sondage d'observation. Après 23 jours de simulation, l'écoulement a creusé un fossé en amont du fleuve avec un ressaut observé au tout départ de 500 à 1500 mètres sur la figure. Le sable s'est donc fortement déplacé dans le sens de l'écoulement. Le fond reste à la même configuration à 49 jours et à 68 jours, avec globalement un creusement plus prononcé.
Plusieurs remarques sont à faire sur ce premier résultat. D'abord le fleuve drague plus de 5 mètres de sable en à peine un mois de fort débit avant d'arrêter le creusement au bout de deux mois. Les débits restant du même ordre de grandeur sur la période de simulation, on peut penser qu'il s'agit d'une sorte "d'état d'équilibre" atteint entre le débit du fleuve et le déplacement des fonds. A noter que le sable emporté par l'écoulement doit sûrement se retrouver en aval et donc constitué un danger potentiel pour la navigabiltié aux abords du port de Brazzaville.

 

  • Second profil

Zoom segment 2

Evolution du fond selon le segment 2
Le deuxième segment correspond cette fois-ci aux activités portuaires de Brazzaville. Là encore on part d'une bathymétrie connue (Bathymétrie après dragage). Les résultats que l'on observent sont relativement satisfaisants. Les changements ont lieu principalement après 600 m sur le profil de profondeur. Au fil du temps l'apport de sable du à l'écoulement du fleuve induit une augmentation de presque 4 m de la cote du fond sur ce domaine. On peut imaginer que si la simulation avait continué, le sable se serait accumulé au fur et à mesure et le "front" sableux se serait déplacé vers la gauche sur le profil. Le sable arrivant sur cette zone provient sans doute en partie du sable dragué sur le premier profil. Là encore on comprend pourquoi l'ensablement est un problème si important au port de Brazzaville. Rien qu'en deux mois, la hauteur a fortement augmenté selon nos simulations. On peut imaginer que cela ne s'arrengera pas au fur et à mesure.

 

  • Trosième profil

Zoom segment 3

Evolution du fond selon le segment 3

Le segment trois reprend le canal MBamou mais cette fois-ci avec un profil tracé en transversal. Globalement le fleuve ne change pas énormément de forme, sauf entre les distances allant de 400 m à 700 m sur le profil. A 500 m le profil se creuse, tandis-ce qu'à 650 m le fond se remplit de sables.
Au bout de 23 jours on observe la plus profonde bathymétrie puis le fond remonte ensuite. Cette remontée du fonds sableux

 

  • Quatrième profil

Zoom segment 4

Evolution du fond selon le segment 4

Enfin le dernier segment présente une anomalie constatée au milieu du fleuve. On l'a vu précédemment, la bathymétrie au milieu du fleuve étant inconnue, elle a été grossièrement estimée. Malgré cette estimation l'écoulement se comporte plutôt bien sur l'ensemble du fleuve, exceptée à quelques endroits où des anomalies apparaissent. C'est le cas par exemple ici où nous avons l'apparition d'un pic en plein milieu du fleuve après 63 jours de simulation. Ce pic est difficilement explicable (aucune présence d'île...) et provient sûrement d'une « divergence » au niveau de la simulation.